Análise dos dados para construção da curva-chave de sedimentos

A construção de uma curva-chave de sedimentos é um dos objetivos específicos deste trabalho. A bacia do Alto Rio Jardim apresenta um cenário bastante propício para a aplicação desta metodologia, pois, neste local, há dados disponíveis de vazão e precipitação em quantidade e qualidade adequada, mas não há dados suficientes de sedimentação.

Da mesma forma, não há recursos e tempo suficientes para um monitoramento sedimentológico de longo prazo, o que foi decisivo na escolha dessa metodologia, que é capaz de produzir, em um curto período de tempo, dados que podem gerar séries de produção de sedimentos para vários anos, desde que haja disponibilidade de dados de vazão (HARRINGTON; HARRINGTON, 2013).

104 Após os trabalhos executados em campo com a instalação e operação da sonda de turbidez, e em laboratório, com as análises das amostras de água, havia dados suficientes para a construção da curva–chave de sedimentos.

Dados de turbidez gerados pela sonda

No período em que a sonda esteve coletando dados no rio, houve somente dois eventos chuvosos que impactaram a vazão e a turbidez de forma significante. Estes eventos ocorreram nos dias 23 e 29 de janeiro de 2013. O primeiro evento elevou a vazão de 0.83 m3.s-1 _{para 1.24} m3.s-1_{. A turbidez foi de 30.63 NTU para 163 NTU.}

O segundo evento, maior que o primeiro, elevou a vazão de 0.93 m3_.s-1 _{para m}3_.s-1_{. A turbidez} foi de 50 NTU para 304 NTU. Os gráficos dos eventos podem ser checados abaixo:

Figura 13 – Registros das maiores alterações na vazão e turbidez ocasionadas por dois eventos chuvosos no período em que a sonda esteve instalada no rio.

105 Os dados de vazão são provenientes de linígrafo instalado no mesmo local da sonda. Este linígrafo é operado pela EMBRAPA Cerrados e tem seus dados de cota transformados em vazão através de curva-chave periodicamente revisada.

Os dados de turbidez coletados pela sonda puderam ser transformados em dados de concentração de sólidos em suspensão (CSS) através de correlação já existente para esta bacia, elaborada por Lima et al. (2011).

A recomendação para estabelecer uma relação adequada Turbidez-CSS é de pelo menos doze medições anuais onde pelo menos oitenta por cento dessas medições sejam realizadas durante as cheias (RASMUSSEN et al., 2011). No caso do trabalho de Lima et al. (2011), os autores foram bem além da recomendação e elaboraram um gráfico de correlação (Figura 14) através da análise de 165 amostras de água coletadas em períodos de seca e de cheia, com vazões variando entre 0,46 e 3.8 m3_.s-1_{. O resultado foi uma correlação linear.}

Figura 14 – Curva de correlação Turbidez x Css elaborada para a bacia (LIMA et al. , 2011).

Segundo Sun et al. (2001) e Gao (2008), a relação entre CSS e turbidez pode ser linear ou não linear. Se as propriedades físicas das partículas em suspensão permanecerem constantes, então a relação tende a ser linear. Muitas vezes, a relação que melhor representa o comportamento dos sedimentos em suspensão pode ser uma conjugação de uma linear para

106 valores menores de CSS e outra não linear para valores que ultrapassem determinado valor, ou vice-versa.

A escolha adequada dessa relação é de fundamental importância num trabalho, pois a partir desta relação serão gerados os valores para toda a série de dados do sensor de turbidez (MINELLA et al., 2007)

Seguindo esta correlação traçada por Lima et al. (2011) , os picos de concentração de sólidos em suspensão (CSS) para os eventos 1 e 2 foram, respectivamente, 184 e 340 mg.L-1_.

A curva-chave de sedimentos representa uma relação empírica entre a descarga líquida (Q) e a concentração de sedimentos em suspensão (CSS) ou a descarga sólida(QSS) (WALLING; WEBB, 1988). No presente estudo, a curva-chave foi elaborada utilizando-se a descarga sólida(QSS), variável que, integrada no tempo, fornece a estimativa da produção de sedimentos na bacia (ton/dia). Dessa forma, um último cálculo foi necessário: a transformação de CSS em QSS através da multiplicação da CSS pela vazão observada no momento de sua medição e por uma constante de correção de unidades.

Elaboração da curva-chave de sedimentos

O curto período de funcionamento da sonda também prejudicou de forma significativa a elaboração da curva-chave, que em sua forma final, teve menos pares de pontos do que foi imaginado inicialmente. Em que pese haver menos registros do que o planejado, esses estão em quantidade suficiente para esse tipo de procedimento.

No entanto, tem sido recomendado que o conjunto de pares de pontos Q-CSS utilizados para elaboração da curva devam cobrir pelo menos oitenta por cento das variações anuais de Q (MINELLA et al., 2008). Nesse aspecto a curva-chave gerada é deficiente, pois os valores de vazão dos quais foi extraída variam de 0,83 m3_.s-1 _{a 1,66 m}3_.s-1_{, enquanto a vazão média diária} deste rio para os meses de cheia chegam a 6 m3_.s-1_.

A presente curva-chave foi elaborada com a utilização de 91 pares de pontos Q x QSS. Sendo provenientes de eventos de chuva, a grande maioria desses pontos é de vazão média a alta.

107 Figura 15- Curva-chave de sedimentos gerada para a bacia. Abaixo de 1,6 m3_.s-1 _{segue padrão}

exponencial, acima desse valor, linear. R2_{= 0.771.}

Segundo Lima et al. (2004a) e Carvalho et al (2000), as curvas-chave de descarga sólida têm, em geral, a forma de potência. No entanto, Reid et al. (1997) destacam que vários fatores influenciam a relação Css e Q. Dentre eles estão a intensidade da chuva, a variação temporal, a declividade da bacia hidrográfica, a temperatura antecedente e as condições de umidade e descarga que influenciam na quantidade de sedimento a ser fornecida por erosão das vertentes e do canal.

Como o processo de produção de sedimentos em bacias hidrográficas é extremamente complexo e dependente de vários fatores, muitas vezes não pode ser representa-lo graficamente com uma curva de padrão único. A conjugação de padrões exponenciais e lineares é muito comum nesse caso (ADIB et al., 2010).

No presente estudo a adoção de um único padrão exponencial levaria a valores demasiadamente altos quando da extrapolação da curva para vazões acima de 1,6 m3_.s-1_{. Assim, decidiu-se por} adotar uma curva de dois padrões: exponencial até 1,6 m3_.s-1 _{e linear para vazões acima desse} valor.